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Jun 01, 2023

L’Internet ultrarapide à la maison pourrait un jour être fourni via des ampoules LED

Les diodes électroluminescentes (DEL) à base de pérovskite pourraient être la clé du développement de bandes passantes Internet de plusieurs ordres de grandeur plus rapides que celles actuellement disponibles, tout en réduisant la consommation et les coûts d'énergie.

Les diodes électroluminescentes (DEL) à base de pérovskite pourraient être la clé du développement de bandes passantes Internet d'un ordre de grandeur plus rapide que ce qui est actuellement disponible, tout en réduisant la consommation d'énergie et les coûts, ont affirmé les chercheurs. D'autres applications potentielles résident dans la technologie laser.

La pérovskite est un minéral naturel identifié pour la première fois dans les montagnes de l'Oural en Russie en 1839 et composé principalement de calcium, de titane et d'oxygène, le tout parmi les 10 éléments les plus courants de la croûte terrestre. Le minéral a donné son nom à une classe de matériaux basés sur les mêmes éléments mais dopés avec de petites quantités d'autres. Pendant presque les deux premiers siècles après leur découverte, ces pérovskites étaient en grande partie une curiosité n'intéressant que les chimistes.

Plus récemment, cependant, la capacité des pérovskites à présenter des propriétés électriques différentes en fonction des atomes avec lesquels elles sont dopées en a fait un matériau merveilleux. Les pérovskites représentent désormais l'un des moyens les plus efficaces pour capter l'énergie du soleil et continuent de s'améliorer à des rythmes sans précédent. De plus, les pérovskites ont le potentiel d’être fabriquées à un coût bien moindre que les cellules solaires traditionnelles à base de silicium, tandis qu’une couche de pérovskite sur une base de silicium pourrait capter plus de lumière que l’une ou l’autre seule.

Il y a dix ans, lorsque le potentiel des pérovskites à capter la lumière a été révélé au monde, il a également été remarqué qu'elles pourraient offrir de meilleurs moyens de la libérer, en fournissant des LED plus efficaces et plus flexibles. Pour une planète au milieu d'une crise combinée climatique et énergétique, cela semblait être une réflexion après coup, même si bien sûr, si nos écrans de télévision LED ont besoin de moins d'énergie pour les éclairer, c'est une victoire évidente.

Cependant, des chercheurs des universités de Cambridge et de Surrey ont démontré que les capacités des LED à base de pérovskite pourraient être plus qu'une réflexion secondaire. Ils ont annoncé le contrôle des LED pérovskites aux halogénures métalliques qui produisaient des bandes passantes de modulation de 42,6 MHz et des débits de transmission de données de plus de 50 Mbps. Les auteurs pensent que ce n’est qu’un début, avec des bandes passantes de l’ordre du gigahertz possibles. Aux vitesses maximales, cela consomme beaucoup d'énergie par bit, mais le retour à des vitesses suffisantes pour la plupart des objectifs rend les systèmes beaucoup moins gourmands en énergie.

Pendant des décennies, les physiciens ont considéré la photonique comme l’avenir du traitement des données, remplaçant les électrons par des photons qui se déplacent littéralement à la vitesse de la lumière. Cependant, concrétiser cet objectif s’est avéré plus difficile que prévu.

Les vitesses sont limitées par la capacité des dispositifs de transmission, bien plus que par les mouvements des photons porteurs d'informations. Cependant, l’équipe pense que la capacité des LED pérovskites à s’allumer et s’éteindre à la vitesse de l’éclair pourrait constituer l’avancée nécessaire. Les pérovskites peuvent également être intégrées à des substrats, notamment des puces de silicium, en les intégrant directement dans les dispositifs de traitement.

"Nous avons réalisé la première étude visant à élucider les mécanismes à l'origine de la réalisation de LED pérovskites à grande vitesse, ce qui représente une étape importante vers la réalisation de sources lumineuses pérovskites pour les communications de données de nouvelle génération", a déclaré Hao Wang, doctorant à l'Université de Cambridge, dans un communiqué.

"La possibilité de réaliser des émetteurs de pérovskite traités en solution sur des substrats de silicium ouvre également la voie à leur intégration avec des plates-formes microélectroniques, présentant de nouvelles opportunités pour une intégration transparente et des progrès dans le domaine des communications de données."

L'étude est publiée dans Nature Photonics.